Определение основных индикаторных и эффективных показателей цикла и его экономичности.

Среднее эффективное давление:

Механический КПД:

Учитывает потери в дизеле на трение и на привод навесных агрегатов. Величина его выбирается по справочной литературе в зависимости от быстроходности проектируемого дизеля.

Принимаю:

Полученная величина P_e сравнивается с данными прототипа и не должна выходить за пределы 5.2 – 6.5 кгс/см² (0.55 – 0.65 мПа)

Индикаторный удельный расход топлива: – объем воздуха, действительно поступившего в цилиндр дизеля за один рабочий цикл.

Эффективный удельный расход топлива – это важнейший показатель экономичности дизеля. Он показывает, во что обходится одна лошадиная сила или один киловатт. Величина[5] q_eсравнивается с данными прототипа и для однокамерных дизелей не должна выходить за пределы 140 – 190 г/э.л.с.ч. (190 – 260 г/кВт ∙ ч.)

Индикаторный КПД ɳ_iпоказывается какое количество теплоты в дизеле затрачивается на создание всей работы (полезной и на преодоление трения), т.е. учитывает только тепловые потери.

; 632.3 – количество теплоты в килокалориях эквивалентное работе 1 л.с. в течении 1 часа

g_i – в кг/и.л.с.ч.

Q_н = 10000 к ∙ кал – низшая теплотворная способность топлива.

Эффективный КПД дизеля, показывающий какое количество теплоты затрачивается на создание полезной работы, учитывает все потери как теплоты так и механические.

Величина его является важнейшим комплексным показателем эффективности работы дизеля и не должна выходить за пределы:

для МОД 0.53 – 0.38

СОД 0.50 – 0.38

ВОД 0.38 – 0.35

 

 

Определение конструктивных показателей

И марки проектируе могодизеля.

 

Диаметр цилиндра

N_e–л.с. – по заданию; P_e – кг/см²

C_m – м/с – по заданию

Z – Число цилиндров – по заданию;

k = 0.5– коэффициент тактности;

Значение D в соответствии с ГОСТом следует округлить.

Принимаю: D = 220 мм

Ход поршня

Принимается S = 360 мм

Отношение; - не должно выходить за пределы: для МОД – 1.4 – 2.5

СОД – 1.2 – 1.7

повышенной оборотности – 1.04 – 1.6

ВОД – 0.85 – 1. 4

Получившаяся мощность проектируемого дизеля

Отклонение величины получившейся мощности от заданной (допустимое отклонение должно составлять не более 3%, а при проверочном расчете – не более 1 %)

Марка проектируемого дизеля. ЧИСЛО ЦИЛИНДРОВ - Ч = 6Ч

Таблица №1

параметры	проект	прототип
ξ
Рс, мПа	3,77	3,8-4.1
PzмПа	5,65	6,5-7.0
tr0С
PiмПа	0,75	0,85
Ре мПа	0.64	0,7-0.8
gе г/кВт·ч		240 ± 5%
Марка дизеля	6Ч 22/36	6NVD-36
NeкВт
S/D	1.64	1,36
ήе	0.40	0,41

 

Вывод: Тепловой расчет произведен согласно технических параметров задания. Согласно заданию требовалось увеличить мощность по сравнению с прототипом с 250 до 257 кВт при той же частоте вращение (600об/мин). Для достижение цели была увеличена степень сжатия с 13 до 15. Однако при этом произошло и увеличение диаметра цилиндра с 217 до 220 мм это потребуется размеров так же поршня и колец. Ход поршня не изменился, поэтому коленчатый вал может быть использован от прототипа

Динамический расчёт

2.1 Построение диаграммы сил инерции (диаграммы Толле)

 

По законам кинематики кривошипно – шатунного механизма (КШМ) поршень и верхняя часть шатуна, совершая поступательное движение движется не равномерно – то с ускорением, то с замедлением. Следовательно, всё время будут возникать силы инерции поступательно движущихся масс.

Математическое выражение силы инерции в общем виде при поступательном движении

М – масса; она определяется как вес тела G, поделёный на ускорение свободного падения g = 9,8м/сек²

м = G/9,8

В КШМ силы инерции в В.М.Т. и Н.М.Т. будут не равными из – за влияния конечной длины шатуна

В поступательном движении участвуют масса поршня в комплекте с кольцами, пальцем и 40% массы шатуна.

Вес поршня и шатуна выбирается по данным прототипа.

Принимаю G _поршня = 20 кг

G_шатуна = 40 кг

R – истинный радиус кривошипа проектируемого дизеля (см)

R = 24 см.

ω – угловая скорость (1/сек)

 

n – частота вращения проектируемого дизеля (об/ мин)

n = 600 об/мин

(1/сек)

λ = R / L – принята ранее при определении поправки Брикса

λ =1 / 3.7

Для получения движущей силы Р_g необходимо сложить силу давления газов P_r и силу инерции Р_и

P_g = P_r + Р_и

Р_г – измеряется в кгс/см², поэтому велечину Р_и нужно получить тоже в кгс/см². Для чего эта величина относится к 1 см² площади поршня. Т.е. полученную величину м необходимо разделить па площадь F.

В справочной литературе можно встретить готовые велечины для некоторых дизелей.

M/F либо G/F

F(см²) – площадь поршня проектируемого дизеля.

 

D (см²) – диаметр проектируемого дизеля

Полученные значения в кгс/см² переводятся в линейные величины

(1 кгс/см² - 2мм)

Построение диаграммы Толле.

1) На концах отрезка AB равного длине индикаторной диаграмме I откладываются величины AC – вверх, BD - вниз

2) Точки C и D соединяются прямой линией и из точки пересечения E откладывается вниз отрезок

 

3) Точка F соединяется прямыми линиями с точками С и Д; полученные отрезки CF и FД делятся на одинаковое число (8) равных частей.

4) Одноимённые точки соединяются прямыми линиями. К этим линиям проводится касательная, которая и будет являться кривой сил инерции поступательного движения масс.

5) Полученная диаграмма показывает, что наибольших значений силы инерции достигают в мёртвых точках (AC– ВМТ, BD - НМТ). В районе среднего ход поршня силы становятся равными и теряют своё направление.^[6] В первой половине хода поршня силы инерции препятствуют движению, а во второй – помогают.

 

5. Построение диаграммы касательных усилий

 

Касательные усилия приложенные к центру шатунной шейки коленчатого вала графическое изображение которого представлено ранее.

Определяется в кгс/см² через 15° поворота кривошипа по формуле

P_k =P_g × sin (φ + ψ) / cosψ

P_k –величина движущей силы в кгс/см²

φ – мгновенные значения угла поворота кривошипа

ψ – угол между осью цилиндра и осью шатуна

По данным расчёта по этой формуле через каждые15° строится диаграмма касательных усилий.

Подсчёт ординат Р_к диаграммы следует производить в табличной форме.

Для того чтобы не делать двойных обратных вычислений величины движущей силы Р_g следует заносить в таблицу в мм и обязательно ставить перед цифрой знак плюс или минус. Тогда получаемые значения Р_к тоже будут в мм.Значения sin (φ + ψ) / через 15° принятой величины λ принимают по таблице в методической справочной литературе.^[7] Для построения диаграммы необходимо выбрать масштаб. Вертикальный масштаб остаётся прежний(1кгс/см² – 2мм), а масштаб оси абцис целесообразно принять 1мм = 1,5°. В этом случае на 10мм на диаграмме будет соответствовать15° поворот кривошипа, а вся длина диаграммы будет ровно 480мм.

На горизонтальной прямой, равной 480мм, через каждые 10мм(15°) откладываются величины соответствующих ординат из таблицы: отрицательные значения откладываются в низ, а положительные – вверх.

Из диаграммы видно, что касательное усилие в мёртвых точках равняется нулю, а максимальное своё значение Р_к (max) достигает один раз за рабочий цикл на такте расширения.

В четырёх тактных дизелях Р_к обычно имеет место при угле поворота кривошипа φ_к между 375 и 390°.

Угол φ_к определяется следующим образом: из центра О радиусом ½ описывается полуокружность из точки Z опускается перпендикуляр до пересечения с этой полуокружностью (т. М) от точки О откладывается поправка «Брикса» ОО₁ величина которой равна ОО₁ = Омм и определена ранее.^[8] Затем точка М соединяется с центром О₁.

Получившийся угол φ_к и будет углом, при котором возникает максимальное касательное усилие. Величина угла φ_к замеряется транспортиром или определяется через тригонометрические зависимости треугольникаМКО₁

КМ / МО₁ = sinφ_k = 0,33 φ_к = 19°

Для определения max касательного усилия Р_к(max) = Р_g = sin(φ+ψ)/cosψ необходимо знать величину угла ψ – отклонение оси шатуна.

Угол ψ определяется из тригонометрической зависимости sinψ = λ× sinφ λ = 1 / 3,5 (принято ранее)

Sinψ = 0,29 × 0,33 = 0,09 ψ = 5°

Величина Р_g при учёте φ_к = 360 + 19 = 379° определяется замером ординаты на диаграмме движущих усилий

Р_g (379) = 101 мм

Полученная ордината P_k(max) при угле φ_к откладывается на диаграмме.

Для того чтобы определить величину касательного усилия в кгс/см² при любом угле поворота кривошип необходимо замерить величину ординаты в (мм) соответствующей данному углу и разделить её на масштаб давления(2)

Для получения полной величины Р_к в кгс через каждые 60° поворота кривошипа необходимо значение Р_к в кгс/см² умножить на площадь поршня в см² проектируемого дизеля.

 

Максимальное касательное усилие Р_к(max) = кгс возникает в данном случае при φ_к = 19° (379°). Касательное усилие приложено к центру кривошипной шейки и направленно по касательной к окружности, описываемой этим центром.

При положительном значении касательное усилие направленное в сторону вращения кривошипа, т.е. помогает его перемещению, при отрицательном значении – препятствует вращению

 

_________________

^[1] Королевский Ю.П. «Технология ремонта судовых энергетических установок». – М.: Колос, 2006.

^[1] Возницкий И.В., Чернявская Н.Г., Михеев Е.Г. «Судовые двигатели внутреннего сгорания» М:.Транспорт 1999 г.

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: